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Fisica, Scienza dei Materiali e Informatica si uniscono per affrontare le sfide delle tecnologie quantistiche con il centro interdipartimentale BiQuTe
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Uno spazio di interazione e sinergia intellettuale per coltivare nuove ricerche applicative in ambiti contigui e sostenere il trasferimento tecnologico. Questo lo scopo con cui è stato creato il Bicocca Quantum Technologies interdepartmental CenterBiQuTe – che vuole incrementare e coordinare la ricerca interdipartimentale e lo sviluppo infrastrutturale nel campo delle tecnologie quantistiche.

Il direttore scientifico Angelo Nucciotti, docente di Fisica nucleare e subnucleare dell’Università di Milano-Bicocca, racconta il lavoro e le attività del Centro.

Con quali obiettivi, professore, è stato costituito il BiQuTe?

Tre in particolare. Nella sfera delle tecnologie quantistiche puntiamo a sviluppare nuove competenze, a implementare programmi didattici per una formazione specifica e a sostenere un processo collaborativo di innovazione fruttuosa tra università e mondo produttivo. In Italia esistono numerose e importanti realtà di ricerca avanzata ma spesso è mancato un coordinamento concreto. Il Centro interdipartimentale BiQuTe si muove in questa direzione, iniziando con il radunare le competenze trasversali presenti nel nostro Ateneo in maniera sinergica per poi presentarsi più completi nel contesto di un coordinamento nazionale.

Il campo delle tecnologie quantistiche è in rapidissima crescita e l’interesse è alto anche in Italia, come dimostrano i finanziamenti arrivati nell’ambito del PNRR, seppur con qualche ritardo rispetto al resto del mondo. È opportuno anche ricordare che le tecnologie quantistiche includono i computer quantistici di cui si sente parlare sempre più spesso, ma non si esauriscono con essi: la rivoluzione tecnologica alimentata dalle tecnologie quantistiche promette un impatto molto più vasto e multidisciplinare.

Tre i dipartimenti coinvolti: Fisica, Scienza dei materiali e Informatica. In quale modo interagiscono?

All’interno dei tre dipartimenti interessati, i docenti e i ricercatori che lavoravano in varie discipline hanno finalmente avuto l’occasione di unire i loro contributi con la costituzione del Centro. I vantaggi sono evidenti, non solo in termini di arricchimento scientifico e confronto interdisciplinare ma anche dal punto di vista dell’ottimizzazione delle risorse e del conseguimento degli obiettivi. La conoscenza reciproca e la condivisione ci hanno resi più forti e consapevoli nella proposta di nuovi progetti. Nell’ambito del PNRR il Centro ha offerto la possibilità di catalizzare gli investimenti per sviluppare potenzialità latenti.

Quali sono i limiti della tecnologia in questo campo? Su cosa si concentra la vostra ricerca?

I limiti variano in base al tipo di applicazione, ponendo ai ricercatori tante sfide: per i dispositivi quantistici superconduttivi, per esempio, la sfida è riuscire a garantire e mantenere una temperatura bassissima ai fini di un corretto isolamento termico, oppure contenere l’eccessiva fragilità del comportamento quantistico dei dispositivi, oppure determinare lo stato quantistico con la misura di segnali evanescenti o, ancora, cercare più semplicemente di ridurre le dimensioni e la complessità delle strumentazioni di controllo. I dispositivi e i computer quantistici sopravvivono ancora per troppo poco tempo, nel senso che è difficile mantenere puramente quantistici abbastanza a lungo i loro stati, estremamente sensibili a varie interazioni con il mondo circostante. Per arrivare a sfruttare il salto innovativo, in termini di sensibilità, potenza e velocità di calcolo, offerto dalla tecnologia quantistica, è necessario continuare a migliorarne le prestazioni e l’affidabilità sotto vari aspetti, sia applicativi sia teorici.

Il nostro raggio d’azione abbraccia un insieme ampio di ricerche e comprende, per esempio, i sensori quantistici superconduttivi che operano a bassissima temperatura, lo sviluppo di componenti hardware e software, quali algoritmi di machine learning per computer quantistici, la progettazione di dispositivi basati su nuovi materiali, lo studio di nuove tecnologie per la realizzazione di componenti per computer quantistici fotonici. Collaboriamo con vari istituti di ricerca nazionali, tra cui l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, il Consiglio Nazionale delle Ricerche e la Fondazione Bruno Kessler di Trento, e internazionali, tra cui il National Institute of Standards and Technology di Boulder (USA).

Quali sono i risvolti della vostra attività dal punto di vista didattico?

Abbiamo cercato di mettere in atto una serie di iniziative culturali, quali seminari ed interventi agli eventi di Dipartimento, per stimolare lo studio della tecnologia quantistica all’interno del nostro Ateneo ma più in generale nel panorama italiano, per incrementare la comprensione di questo campo e delle sue potenzialità. Sul fronte didattico, sono stati attivati vari insegnamenti che approfondiscono la teoria e la tecnologia quantistica nei dipartimenti coinvolti. Ricordo che ci sono dei curricula che possono sfruttare anche gli insegnamenti di altri corsi di studio. Il riscontro degli studenti coinvolti in queste materie è risultato decisamente positivo, specialmente quando possono toccare con mano l'applicazione pratica della meccanica quantistica e verificare in laboratorio il comportamento quantistico di oggetti macroscopici: attraverso questa formazione, saranno loro il motore di futuri sviluppi e di nuove possibilità tecnologiche.

Come avete organizzato l’evento del 4 dicembre, Bicocca meets Quantum?

Il workshop riunirà diversi relatori di fama internazionale e vari esperti con cui BiQuTe collabora da tempo, per tracciare lo stato dell’arte sulla scienza e sulla tecnologia quantistica non solo in Bicocca ma più diffusamente in Italia e all’estero. Interessante, anche per i non addetti ai lavori, sarà approfondire e discutere insieme le prospettive che si delineano per il prossimo futuro, nonché riflettere sull’impatto sociale ed economico della tecnologia quantistica.